专题11二次函数与单线段最值问题-挑战中考数学压轴题之学霸秘笈大揭秘(全国通用)(解析版).docx
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1、下载来源:初中数学资料群:795399662,其他科资料群:729826090挑战2023年中考数学压轴题之学霸秘笈大揭秘(全国通用) 专题11二次函数与单线段最值问题 【例1】(2022襄阳)在平面直角坐标系中,直线ymx2m与x轴,y轴分别交于A,B两点,顶点为D的抛物线yx2+2mxm2+2与y轴交于点C(1)如图,当m2时,点P是抛物线CD段上的一个动点求A,B,C,D四点的坐标;当PAB面积最大时,求点P的坐标;(2)在y轴上有一点M(0,m),当点C在线段MB上时,求m的取值范围;求线段BC长度的最大值【分析】(1)根据函数上点的坐标特点可分别得出A,B,C,D的坐标;当m2时,代
2、入上述坐标即可得出结论;过点P作PEy轴交直线AB于点E,设点P的横坐标为t,所以P(t,t2+4t2),E(t,2t4)根据三角形的面积公式可得PAB的面积,再利用二次函数的性质可得出结论;(2)由(1)可知,B(0,2m),C(0,m2+2),y轴上有一点M(0,m),点C在线段MB上,需要分两种情况:当点M的坐标大于点B的坐标时;当点M的坐标小于点B的坐标时,分别得出m的取值范围即可;根据中的条件可知,分两种情况,分别得出BC的长度,利用二次函数的性质可得出结论【解答】解:(1)直线ymx2m与x轴,y轴分别交于A,B两点,A(2,0),B(0,2m);y(xm)2+2,抛物线的顶点为D
3、(m,2),令x0,则ym2+2,C(0,m2+2)当m2时,2m4,m2+22,B(0,4),C(0,2),D(2,2)由上可知,直线AB的解析式为:y2x4,抛物线的解析式为:yx2+4x2如图,过点P作PEy轴交直线AB于点E,设点P的横坐标为t,P(t,t2+4t2),E(t,2t4)PEt2+4t2(2t4)t2+2t+2,PAB的面积为:(20)(t2+2t+2)(t1)2+3,10,当t1时,PAB的面积的最大值为3此时P(1,1)(2)由(1)可知,B(0,2m),C(0,m2+2),y轴上有一点M(0,m),点C在线段MB上,需要分两种情况:当mm2+22m时,可得m1+,当
4、mm2+22m时,可得3m1,m的取值范围为:m1+或3m1当m1+时,BCm2+2(2m)m2+2m+2(m1)2+3,当m1时,BC的最大值为3;当mm2+22m时,即3m1,BC2m(m2+2)m22m2(m1)23,当m3时,点M与点C重合,BC的最大值为13当m1时,BC的最大值为3;当m3时,BC的最大值为13【例2】(2022湖州)如图1,已知在平面直角坐标系xOy中,四边形OABC是边长为3的正方形,其中顶点A,C分别在x轴的正半轴和y轴的正半轴上抛物线yx2+bx+c经过A,C两点,与x轴交于另一个点D(1)求点A,B,C的坐标;求b,c的值(2)若点P是边BC上的一个动点,
5、连结AP,过点P作PMAP,交y轴于点M(如图2所示)当点P在BC上运动时,点M也随之运动设BPm,CMn,试用含m的代数式表示n,并求出n的最大值【分析】(1)根据正方形的性质得出点A,B,C的坐标;利用待定系数法求函数解析式解答;(2)根据两角相等证明MCPPBA,列比例式可得n与m的关系式,配方后可得结论【解答】解:(1)四边形OABC是边长为3的正方形,A(3,0),B(3,3),C(0,3);把A(3,0),C(0,3)代入抛物线yx2+bx+c中得:,解得:;(2)APPM,APM90,APB+CPM90,BAPB+BAP90,BAPCPM,BPCM90,MCPPBA,即,3nm(
6、3m),nm2+m(m)2+(0m3),0,当m时,n的值最大,最大值是【例3】(2021青海)如图,在平面直角坐标系中,直线yx+2与坐标轴交于A,B两点,点A在x轴上,点B在y轴上,C点的坐标为(1,0),抛物线yax2+bx+c经过点A,B,C(1)求抛物线的解析式;(2)根据图象写出不等式ax2+(b1 )x+c2的解集;(3)点P是抛物线上的一动点,过点P作直线AB的垂线段,垂足为Q点当PQ时,求P点的坐标【分析】(1)根据题意得出A、B点的坐标,然后利用待定系数法求出二次函数的解析式;(2)根据(1)的解析式由图象判断即可;(3)作PEx轴于点E,交AB于点D,根据函数图象点P的位
7、置分三种情况分别计算出P点的坐标即可【解答】解:(1)当x0,y0+22,当y0时,x+20,解得x2,A(2,0),B(0,2),把A(2,0),C(1,0),B(0,2)代入抛物线解析式,得,解得,该抛物线的解析式为:yx2x+2;(2)方法一:ax2+(b1 )x+c2,即x22x+22,当函数yx22x+22时,解得x0或x2,由图象知,当2x0时函数值大于2,不等式ax2+(b1 )x+c2的解集为:2x0;方法二:ax2+(b1 )x+c2,即x2x+2x+2,观察函数图象可知当2x0时yx2x+2的函数值大于yx+2的函数值,不等式ax2+(b1 )x+c2的解集为:2x0;(3
8、)作PEx轴于点E,交AB于点D,作PQAB于Q,如图1,当P在AB上方时,在RtOAB中,OAOB2,OAB45,PDQADE45,在RtPDQ中,DPQPDQ45,PQDQ,PD1,设点P(x,x2x+2),则点D(x,x+2),PDx2x+2(x+2)x22x,即x22x1,解得x1,此时P点的坐标为(1,2),如图2,当P点在A点左侧时,同理可得PD1,设点P(x,x2x+2),则点D(x,x+2),PD(x+2)(x2x+2)x2+2x,即x2+2x1,解得x1,由图象知此时P点在第三象限,x1,此时P点的坐标为(1,),如图3,当P点在B点右侧时,在RtOAB中,OAOB2,OAB
9、45,PDQDPQ45,在RtPDQ中,DPQPDQ45,PQDQ,PD1,设点P(x,x2x+2),则点D(x,x+2),PD(x+2)(x2x+2)x2+2x,即x2+2x1,解得x1,由图象知此时P点在第一象限,x1,此时P点的坐标为(1,),综上,P点的坐标为(1,2)或(1,)或(1,)【例4】(2022雅安)已知二次函数yax2+bx+c的图象过点A(1,0),B(3,0),且与y轴交于点C(0,3)(1)求此二次函数的表达式及图象顶点D的坐标;(2)在此抛物线的对称轴上是否存在点E,使ACE为Rt,若存在,试求点E的坐标,若不存在,请说明理由;(3)在平面直角坐标系中,存在点P,
10、满足PAPD,求线段PB的最小值【分析】(1)设二次函数的表达式为交点式,将点C坐标代入,进而求得结果;(2)先把AC,CE,AE的平方求出或表示出来,然后分为CAE90,ACE90及AEC90,然后根据勾股定理逆定理列出方程,解方程,进而求得结果;(3)根据APD90确定点P在以AD的中点为圆心,为半径的圆上,进一步求得结果【解答】解:(1)由题意设二次函数表达式为:ya(x+1)(x3),a(3)3,a1,y(x+1)(x3)x22x3(x1)24,D(1,4);(2)存在点E,使ACE是直角三角形,过程如下:设点E(1,m),A(1,0),C(0,3),AC210,AE24+m2,CE2
11、1+(m+3)2,当EAC90时,AE2+AC2CE2,14+m21+(m+3)2,m,E1(1,),当ACE90时,AC2+CE2AE2,11+(m+3)24+m2,m,E2(1,),当AEC90时,AE2+CE2AC2,5+m2+(m+3)210,m1或2,E3(1,1),E4(1,2),综上所述:点E(1,)或(1,)或(1,1)或(1,2);(3)设AD的中点为I,A(1,0),D(1,4),AD2,I(0,2),PAPD,ADP90,点P在以AD的中点I为圆心,为半径的圆上,BI,PB最小1(2020河北模拟)已知抛物线C:yax2+bx+c(a0,c0)的对称轴为x4,C为顶点,且
12、A(2,0),C(4,2)【问题背景】求出抛物线C的解析式【尝试探索】如图2,作点C关于x轴的对称点C,连接BC,作直线xk交BC于点M,交抛物线C于点N连接ND,若四边形MNDC是平行四边形,求出k的值当线段MN在抛物线C与直线BC围成的封闭图形内部或边界上时,请直接写出线段MN的长度的最大值【拓展延伸】如图4,作矩形HGOE,且E(3,0),H(3,4),现将其沿x轴以1个单位每秒的速度向右平移,设运动时间为t,得到矩形HGOE,连接AC,若矩形HGOE与直线AC和抛物线C围成的封闭图形有公共部分,请求出t的取值范围【分析】【问题背景】A(2,0),对称轴为x4,则点B(6,0),则抛物线
13、的表达式为:ya(x2)(x6),将点C的坐标代入上式即可求解;【尝试探索】四边形MNDC是平行四边形,则MNDC2,即|k24k+6(k+6)|2,解得:k3或3,MN(k+6)(k24k+6)k2+3k,即可求解;【拓展延伸】()当t2时,矩形过点A,此时矩形HGOE与直线AC和抛物线C围成的封闭图形有公共部分;()当HE与对称轴右侧抛物线有交点时,此时yHE4,即x24x+64,解得:x4(舍去42),即可求解【解答】解:【问题背景】A(2,0),对称轴为x4,则点B(6,0),则抛物线的表达式为:ya(x2)(x6),将点C的坐标代入上式得:2a(42)(46),解得:a,故抛物线的表
14、达式为:;【尝试探索】点C(4,2),由点B、C的坐标可得,直线BC的表达式为:yx+6,四边形MNDC是平行四边形,则MNDC2,设点N的坐标为:(x,k24k+6),则点M(k,k+6),即|k24k+6(k+6)|2,解得:k3或3,故k的值为:;联立并解得:x0或6,故抛物线C与直线BC围成的封闭图形对应的k值取值范围为:0k6,MN(k+6)(k24k+6)k2+3k,0,故MN有最大值,最大值为;【拓展延伸】由点A、C的坐标得,直线AC表达式为:yx2,联立并解得:x2或8,即封闭区间对应的x取值范围为:2x8,()当t2时,矩形过点A,此时矩形HGOE与直线AC和抛物线C围成的封
15、闭图形有公共部分,()当HE与对称轴右侧抛物线有交点时,此时yHE4,即x24x+64,解得:x4(舍去42),即x4+2,则t3+4+27+2,故t的取值范围为:2t2(2018秋宁城县期末)已知,如图,抛物线与x轴交点坐标为A(1,0),C(3,0),(1)如图1,已知顶点坐标D为(1,4)或B点(0,3),选择适当方法求抛物线的解析式;(2)如图2,在抛物线的对称轴DH上求作一点M,使ABM的周长最小,并求出点M的坐标;(3)如图3,将图2中的对称轴向左移动,交x轴于点P(m,0)(3m1),与抛物线,线段BC的交点分别为点E、F,用含m的代数式表示线段EF的长度,并求出当m为何值时,线
16、段EF最长【分析】(1)根据顶点D坐标设其顶点式,再将点C(2)连接BC,交DH于点M,使ABM周长最小,即AM+BM最小,先求出BC直线解析式,再令x1,求得M(1,2);(3)由题意得出E(m,m22m+3),F(m,m+3),据此可知EFEPFPm22m+3(m+3),再根据二次函数的性质可得答案【解答】解:(1)由抛物线的顶点D的坐标(1,4)可设其解析式为ya(x+1)2+4,将点C(3,0)代入,得:4a+40,解得a1,则抛物线解析式为y(x+1)2+4x22x+3;(2)连接BC,交DH于点M,此时ABM的周长最小,当y0时,(x+1)2+40,解得x3或x1,则A(1,0),
17、C(3,0),当x0时,y3,则B(0,3),设直线BC的解析式为ykx+b,将B(0,3),C(3,0)代入得,解得:,直线BC解析式为yx+3,当x1时,y1+32,所以点M坐标为(1,2);(3)由题意知E(m,m22m+3),F(m,m+3),则EFEPFPm22m+3(m+3)m23m(m+)2+,当m时,线段EF最长3(2021桥西区模拟)如图1,抛物线yax2+bx+3与x轴交于A(1,0),B两点,与y轴交于点C,且COBO,连接BC(1)求抛物线的解析式;(2)如图2,抛物线的顶点为D,其对称轴与线段BC交于点E,求线段DE的长度;(3)如图3,垂直于x轴的动直线l分别交抛物
18、线和线段BC于点P和点F,连接CP,CD,抛物线上是否存在点P,使CDEPCF,如果存在,求出点P的坐标,如果不存在,请说明理由【分析】(1)根据题意可求得点C,B的坐标,将A,B坐标代入抛物线解析式求出a,b的值,即可得到抛物线解析式;(2)设直线BC的解析式为ykx+b,将点C,B的坐标代入求得k,b的值,即可求得直线BC的解析式,再求DE即可;(3)根据CDEPCF,DEPF,可得:,设点P坐标为(t,t2+2t+3),点F坐标为(t,t+3),建立关于t的方程求解即可【解答】解:(1)在抛物线yax2+bx+3中,令x0,得y3,C(0,3),CO3,COBO,BO3,B(3,0),A
19、(1,0),解得:,抛物线的解析式为:yx2+2x+3;(2)设直线BC的解析式为ykx+b,B(3,0),C(0,3),解得:,直线BC的解析式为yx+3,抛物线yx2+2x+3的顶点D坐标为(1,4),当x1时,y1+32,E(1,2),DE2;(3)PFDE,CEDCFP,当时,PCFCDE,由D(1,4),C(0,3),E(1,2),利用勾股定理,可得CE,DE422,设点P坐标为(t,t2+2t+3),点F坐标为(t,t+3),PFt2+2t+3(t+3)t2+3t,CFt,t0,t2,当t2时,t2+2t+322+22+33,点P坐标为(2,3)4(2022和平区二模)如图,在平面
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